[发明专利]一种光纤通道交换机中数据帧切分与重组的实现方法

说明书

本发明公开一种光纤通道交换机中数据帧切分与重组的实现方法，包括：一种基于FIFO的帧切分实现方法，用于将输入至交换机的帧切分为定长信元；一种具有预取功能的基于动态存储虚拟输入队列的帧重组实现方法，用于将经过交换机中数据交换模块转发的信元重组为帧并输出。其中，帧切分的实现包括：接收缓存、帧切分控制模块、信元生成控制模块。该帧切分实现方法具有延迟低、抖动小、易于实现缓存到缓存流量控制等优点。帧重组的实现包括：虚拟输入队列、帧信息FIFO、预取FIFO、帧重组控制模块和帧预取控制模块。该帧重组实现方法具有存储资源占用少、存储资源利用率高、可消除数据读取延迟等优点。

技术领域

本发明属于通信技术、数字集成电路设计技术领域，具体涉及一种用于光纤通道交换机的数据帧切分与重组的实现方法。

背景技术

光纤通道交换机包含光纤通道收发器、帧切分模块、帧重组模块和数据交换模块。光纤通道收发器用于实现光纤通道协议FC-0层至FC-2P层的功能，将从光纤接收到的光纤通道帧输入帧切分模块，将帧重组模块输出的光纤通道帧发送到光纤。帧切分模块用于将长度不等的接收到的光纤通道帧切分为定长信元并输入至数据交换模块，对于载荷长度未达到最大载荷长度的信元，在数据交换模块中传输时需要填充无效数据。数据交换模块根据输入的信元的目的端口号，将其转发至对应端口的帧重组模块。帧重组模块用于将信元载荷重组为光纤通道帧并通过光纤通道收发器发送出去。

光纤通道中帧长为36B到2148B不等，若数据交换模块以帧为单位进行数据转发，则存在的问题包括：

(1)调度一帧所需时间长短不一，使控制复杂度大为增加；

(2)若数据交换模块基于带交叉点缓存的Crossbar结构，则交换点缓存的大小必须能够容纳数个最长帧，使存储资源消耗大为增加。

若数据交换模块以长度较短(如64B)的定长信元为单位进行数据转发，则上述问题得以避免，同时帧切分与帧重组功能也成为设计中不可缺少的部分。帧切分和帧重组的实现方法，将很大程度上影响光纤通道交换机的性能和存储资源消耗。

传统的帧切分实现一般在完整接收一帧后再对该帧进行切分处理，存在的问题包括：

(1)较大的帧长会带来较大的延迟；

(2)帧长波动较大会导致抖动较大。

传统的帧重组实现一般直接采用与交换机端口个数相同数量的FIFO实现虚拟输入队列以进行帧重组，信元载荷也存储于FIFO中，存在的问题包括：

(1)存储资源消耗较大，相较于各虚拟队列共享一个RAM，需要数倍的存储资源消耗才能达到相似的效果；

(2)对于信元的目的端口号非均匀分布的情形，存储资源利用率较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于：为了克服现有技术存在的不足，本发明提供一种延迟低、抖动小、易于实现缓存到缓存流量控制的帧切分技术，以及一种存储资源占用少、存储资源利用率高、可消除数据读取延迟的帧重组技术。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种基于FIFO的帧切分实现方法和一种具有预取功能的基于动态存储虚拟输入队列的帧重组实现方法。

帧切分实现方法包括：接收缓存，所述接收缓存用于存储输入至交换机的数据帧，同时存储数据帧切分后得到的信元的信元头；帧切分控制模块，所述帧切分控制模块用于切分帧数据并生成信元头；信元生成控制模块，所述信元生成控制模块用于从接收缓存中读取信元载荷和信元头并完成信元组装。